无线电波基本原理

无线电波基本原理

19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人的科学技术，提出了电磁波学说。20多年后，德国科学家赫兹通过实验，证明了电磁波的存在。

那么什么是电磁呢？什么是无线电波？无线电波的传播速度是什么？无线频谱是如何划分的？无线电波的传播方式有哪些？接下来我们一起来学习。

一、无线电波的基本概念

从电工学电磁感应现象知道，在电磁场里，磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。交变的电磁场不仅可能存在于电荷、电流或导体的周围,而且能够脱离其产生的波源向远处传播。理论分析和实验都表明无线电波是横波，电场和磁场在空间是相互垂直的，且都垂直于传播方向。这种在空间以一定速度传播的交变电磁场，就称为电磁波。无线电技术中使用的这一段电磁波称为无线电波。

我们用无线电波和池塘中的波纹做个对比。他们都是能量从源点向四周传播，并逐渐减弱；而不同之处在于，无线电波（当辐射源是各向同性的理想点源时）是在三维空间以球面波的形式传播，传播介质主要是空气等。

二、频率、波长和波速的关系

电磁波的特性可用它的频率、波长和传播速度来表示。

这三个物理量之间的关系，可以用公式λ＝Ｖ/ｆ表示。

其中符号λ代表波长，常用单位是米、厘米和毫米;符号v代表波速，常用单位是米/秒、千米/秒等。符号f代表频率，常用的单位是赫、千赫和兆赫;

传播速度和传播媒质有关，不同介质中传播速度不同、波长不同。电磁波在真空中的传播速度等于光速，其值为:

C =3*108米/秒

在空气中传播的速度略小于光速，通常认为它等于光速。

三、无线频谱

无线电波分布在3Hz到3000GHz之间，在这个频谱内划分为12个带，具体如下表所示。其中人的声音频率范围在300-3000Hz之间。频率在300兆赫以上的,我们称微波。

在不同的频段内的频率具有不同的传播特性：

频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远，绕射能力越强。但是，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。

高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近，绕射能力越弱。另外频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。

移动通信系统选择所用频段要综合考虑覆盖效果和容量，特高频（UHF）频段与其他频段相比，在覆盖效果和容量之间折衷的比较好，因此被广泛应用于移动通信领域。当然，随着人们对移动通信的需求越来越多，需要的容量越来越大，移动通信系统必然要向高频段发展。